(57)【要約】【課題】構造面からモールド樹脂の流動性の向上を図ることで、パッケージの薄型化を可能とした、半導体パッケージを提供する。【解決手段】互いに対向する前記第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂの内側であって、隣接する半導体チップＣ間に画成したモールド樹脂１６の流動路１５と、この流動路１５は、隣接する半導体チップＣ間における第１リードフレーム１１ａまたは第２リードフレーム１１ｂに、流動路１５の通路面積を拡張するための薄肉部１４とを具備する。【選択図】図１ａ
2010109000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２のリードフレーム（１１ａ、１１ｂ）間に複数の半導体チップ（Ｃ）を実装させたものを、モールド樹脂（１６）で封止する構成の半導体パッケージにおいて、
互いに対向する前記第１、第２リードフレーム（１１ａ、１１ｂ）の内側であって、隣接する前記半導体チップ（Ｃ）間に画成した前記モールド樹脂（１６）の流動路（１５）と、
隣接する前記半導体チップ（Ｃ）間における前記第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）に、前記流動路（１５）の通路面積を拡張するための薄肉部（１４）と、
を具備することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
第１、第２のリードフレーム（１１ａ、１１ｂ）間に複数の半導体チップ（Ｃ）を実装させたものを、モールド樹脂（１６）で封止する構成の半導体パッケージにおいて、
互いに対向する前記第１、第２リードフレーム（１１ａ、１１ｂ）の内側であって、隣接する前記半導体チップ（Ｃ）間に画成した前記モールド樹脂（１６）の流動路（１５）と、
前記隣接する半導体チップ（Ｃ）間における前記第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）に設けて前記流動路（１５）に連通する通孔（１７）と、
を具備することを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項３】
前記通孔（１７）は、前記第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）における、前記隣接する半導体チップ（Ｃ）間に対応する部位の一外縁部（１１ｅ）を切り欠いていることを特徴とする請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
第１、第２のリードフレーム（１１ａ、１１ｂ）間に複数の半導体チップ（Ｃ）を実装させたものを、モールド樹脂（１６）で封止する構成の半導体パッケージにおいて、
互いに対向する前記第１、第２リードフレーム（１１ａ、１１ｂ）の内側であって、隣接する前記半導体チップ（Ｃ）間に画成した前記モールド樹脂（１６）の流動路（１５）と、
前記隣接する半導体チップ（Ｃ）間における前記第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）を分割して前記流動路（１５）に連通する分割部（１１ｄ）と、
を具備することを特徴とする半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１、第２のリードフレーム間に半導体チップを実装させたものを、モールド樹脂で封止する構成の、いわゆる両面放熱モールド構造の半導体パッケージに関し、特に、構造面からモールド樹脂の流動性の向上を図ることで、パッケージの薄型化を可能とした、半導体パッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体パッケージとして、第１、第２の金属体間に、複数個の半導体チップを挟み込み、これら金属体とそれぞれの半導体チップとを、はんだなどを介して電気的・熱的に接続し、これら金属体および半導体チップをモールド樹脂で包み込むように封止したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
この特許文献１では、複数個の半導体チップを第１、第２の金属体（ヒートシンク）間に実装させる際に、第３の金属体（ヒートシンク）を介して挟み込み、はんだによって互いに接合している。
そして特許文献１では、はんだ接合部に破壊が生じても、極力、放熱特性に悪影響を与えないようにすることを目的として、複層のはんだ接合部のうち、一つのはんだ接合部の熱応力による歪値を最大となるようにして、熱応力が加わったときに、他の部位に先がけて、破壊させるようにするというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４４１６６号公報
【０００４】
すなわち、特許文献１は、図６、図７に示す半導体パッケージ１と同様、上下外側の金属体２ａ、２ｂ（リードフレーム）をモールド樹脂３で封止する際、間に半導体チップＣ１、Ｃ２の他に、金属体４（ここではターミナル）を介して挟む構造としたものであり、上下外側の金属体２ａ、２ｂ間の寸法は１．２ｍｍ〜２．０ｍｍとしていて、金属体２ａ、２ｂ間にモールド樹脂３を充填して、全体を封止する構成である。
【０００５】
ところで、上述のような両面放熱モールド構造の半導体パッケージ１の他、最近では、金属体３を省いてパッケージ厚を薄くした半導体パッケージ１がある（図８参照）。かかる半導体パッケージ１では、上下外側の金属体２ａ、２ｂ間の寸法は０．４ｍｍ〜０．８ｍｍとなり、対応するモールド樹脂３の流動経路が狭くなることから、モールド樹脂３の流動性が阻害され、モールド樹脂による封止が不完全なものとなり、パッケージ厚の薄型化には、限界がある。
すなわち、モールド樹脂３の流動経路が狭くなるというのは、図９に示すように成形金型に半導体パッケージ１を挟み、加熱状態で上下金属体２ａ、２ｂ間にモールド樹脂３を充填すると、モールド樹脂３は、熱硬化のため、金属体２ａ、２ｂ内側表面に先に硬化したスキン層（固着層）の間（コア層）を流れることとなり、流れる隙間が狭められるからであり、結果、モールド樹脂３の流動性が阻害されることとなる。
【０００６】
そこで、上述のような薄型化した半導体パッケージ１のモールド樹脂の流動性を向上させる手法として、
（１）モールド樹脂の線膨張係数を低減するために、使用しているシリカフィラーを球状化および粒度分布を最適化する。
（２）樹脂を溶融させる温度を高温化し、溶融粘度を低下させる。
（３）低粘度組成を用いる。
といった、対策が講じられた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、これらの対策には、以下のような不都合と課題が生じる。すなわち、
上述の（１）の手法では、球状化および粒度分布の最適化には限度があり、コストが増大する。
（２）の手法では、溶融温度を高温化すると、モールド樹脂の硬化速度が増加するため、モールド樹脂の充填性が低下する。
（３）の手法では、コストの増大化を招き、限られた条件下で対応しなければならない。
さらに、薄型化した半導体パッケージ１では、図１０に示すように、モールド樹脂が充填され、冷却していくとモールド樹脂の硬化収縮が起こるため、硬化歪により内部応力が発生するが、上下外側の金属体２ａ、２ｂが均一な厚さであることから、表面上は変形しない。こうなると、上下外側の金属体２ａ、２ｂ間、すなわち半導体チップＣ１、Ｃ２の間のモールド樹脂の充填空間４は、いわゆるひけの発生のため、真空状態による中空部分（ボイド）が生じ、体積減少による金属体２ａ、２ｂとモールド樹脂間の応力が増大化して、剥離し、放熱性、導電性が阻害されるおそれが懸念される。
本発明は、以上のような課題を克服するために提案されたものであって、構造面から、樹脂流動性を向上させる手法を採用した、半導体パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、第１、第２のリードフレーム（１１ａ、１１ｂ）間に複数の半導体チップ（Ｃ）を実装させたものを、モールド樹脂（１６）で封止する構成の半導体パッケージにおいて、互いに対向する前記第１、第２リードフレーム（１１ａ、１１ｂ）の内側であって、隣接する前記半導体チップ（Ｃ）間に画成したモールド樹脂（１６）の流動路（１５）と、この流動路（１５）は、隣接する半導体チップ（Ｃ）間における第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）に、流動路（１５）の通路面積を拡張するための薄肉部（１４）とを具備することを特徴とする。
【０００９】
これにより、パッケージ厚を、これまでより薄くしても、第１、第２リードフレーム（１１ａ、１１ｂ）における内側の、隣接する半導体チップ（Ｃ）間に対応する部位に薄肉部（１４）を設けたことで流動路（１５）の通路面積を拡張することができ、モールド樹脂（１６）の流動性が損なわれることのない流動路が確保される。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、第１、第２のリードフレーム（１１ａ、１１ｂ）間に複数の半導体チップ（Ｃ）を実装させたものを、モールド樹脂（１６）で封止する構成の半導体パッケージにおいて、互いに対向する前記第１、第２リードフレーム（１１ａ、１１ｂ）の内側であって、隣接する半導体チップ（Ｃ）間に画成したモールド樹脂（１６）の流動路（１５）と、隣接する半導体チップ（Ｃ）間における第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）に設けて流動路（１５）に連通する通孔（１７）とを具備することを特徴とする。
【００１１】
これにより、パッケージ厚を、これまでより薄くしても、流動路（１５）に連通する通孔（１７）を設けることで、流動路（１５）の通路面積を拡張することができ、モールド樹脂（１６）の流動性が損なわれることのない流動路が確保される。
また、硬化収縮により、通孔（１７）と連通する空間（１５）に充填されたモールド樹脂（１６）がひけを生じることにより、全体に生じる硬化歪を低減させることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、通孔（１７）は、第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）における、隣接する半導体チップ（Ｃ）間に対応する部位の一外縁部（１１ｅ）を切り欠いていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、通孔（１７）の外部と繋がる一外縁部（１１ｅ）から、半導体チップ（Ｃ）間に対応する部位の通孔（１７）と連通する空間（１５）に対し、効率的にモールド樹脂（１６）を充填することができる。
【００１４】
さらに請求項４に記載の発明では、第１、第２のリードフレーム（１１ａ、１１ｂ）間に複数の半導体チップ（Ｃ）を実装させたものを、モールド樹脂（１６）で封止する構成の半導体パッケージにおいて、互いに対向する第１、第２リードフレーム（１１ａ、１１ｂ）の内側であって、隣接する半導体チップ（Ｃ）間に画成したモールド樹脂（１６）の流動路（１５）と、隣接する半導体チップ（Ｃ）間における第１リードフレーム（１１ａ）または第２リードフレーム（１１ｂ）を分割して流動路（１５）に連通する分割部（１１ｄ）とを具備することを特徴とする。
【００１５】
これにより、半導体チップ（Ｃ）間の分割部（１１ｄ）から、分割部（１１ｄ）と連通する流動路（１５）に対し、効率的にモールド樹脂（１６）を充填することができる。
【００１６】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる半導体パッケージの実施形態を挙げ、図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１ａ、図１ｂに半導体パッケージ１０を模式的に示す。
この半導体パッケージ１０は、第１、第２のリードフレーム１１ａ、１１ｂ間に半導体チップＣを実装させたものを、モールド樹脂で封止する構成としたものである。
【００１８】
第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂは、半導体チップＣと外部を電気的に接続するためのもので、周知の銅合金からなる。第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂは、それぞれはんだ１２、１３を介して電気的に接続するように、後述する半導体チップＣを実装することにより、電極板として、且つ放熱板としての機能を担っている。
【００１９】
半導体チップＣには、例えばパワートランジスタ、電源用ＩＣ等の、動作時に高熱を発する素子を想定している。ここでは２つの半導体チップＣ１、Ｃ２が第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間に実装されている。勿論、半導体チップＣは２つに限られない。
【００２０】
次に、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂには、間に実装される２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間の対応部位には、段差的に薄肉形成された薄肉部１４ａ、１４ｂが設けられている。これによって、２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間には、後述するモールド樹脂の流動路１５として形成される。
【００２１】
そして、２つの半導体チップＣ１、Ｃ２を実装した第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間は、モールド樹脂１６によって封止されている。このモールド樹脂１６にはエポキシ樹脂などの通常のモールド材料を用いることができる。
この場合、モールド樹脂１６は、２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間の流動路１５を通じて、所定の注入手段（図示省略）により第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間に充填され、熱硬化させて封止する構成としている。
なお、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂの外表面は、すなわち、図１ａに示しているように、モールド樹脂１６から露出しており、これにより半導体パッケージ１０は、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂを介して、放熱が行われる両面放熱型の構成となっている。
【００２２】
以上のような半導体パッケージ１０において、製造工程は概略、以下の通りである。
先ず、図１ａ中、底部側の第１リードフレーム１１ａに２つの半導体チップＣ１、Ｃ２を載置して、頂部側の第２リードフレーム１１ｂを被せ、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間に、半導体チップＣ１、Ｃ２を実装させる際、それぞれはんだ付け工程により、はんだ１２、１３を介して半導体チップＣ１、Ｃ２と第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂとを電気的に接続する。
【００２３】
しかる後、図示しない成形装置の金型により、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂを挟み込み、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間に、モールド樹脂１６を充填する工程を実行する。この場合、モールド樹脂１６は、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間における２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間の流動路１５に、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間に充填される。第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間は、２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間の流動路１５から半導体チップＣ１、Ｃ２周囲に形成される通路空間と連通しており、半導体チップＣ１、Ｃ２間の流動路１５に放たれたモールド樹脂１６は、速やかに半導体チップＣ１、Ｃ２周囲に行き渡り、充填することができる。そして、金型により、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂを介して所定の形状に成形した、モールド樹脂１６によるパッケージ構造とすることができる（図１ｂ参照）。
【００２４】
以上のように、流動路１５を介して、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間にモールド樹脂１６が充填され、封止されるので、パッケージ厚が薄くなっても、半導体チップＣ１、Ｃ２周囲の空間が半導体チップＣ１、Ｃ２間の第２リードフレーム１１ａ、１１ｂに設けた薄肉部１４ａ、１４ｂにより通路面積が拡張された流動路１５を通じて連通しているので、モールド樹脂１６が矢印に示すように流動し、モールド樹脂１６の流動性が損なわれることはなく、速やかに封止が完了する。
【００２５】
（第２実施形態）
図２ａ、図２ｂに第２実施形態にかかる半導体パッケージ２０を模式的に示す。
かかる第２実施形態において、前述の第１実施形態と実質的に同様な構成要素に対しては、同符号を付すと共にその説明を省略するものとする。
第２実施形態にかかる半導体パッケージ２０においては、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂの、隣接する半導体チップＣ１、Ｃ２間に対応する部位に通孔１７を設けて、この通孔１７と、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間における２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間の流動路１５とを連通させている。
【００２６】
以上のような第２実施形態にかかる半導体パッケージ２０によれば、パッケージ厚を、これまでより薄くしても、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂの、隣接する半導体チップＣ１、Ｃ２間に対応する部位に通孔１７を設けて、この通孔１７と、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間における２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間の流動路１５とを連通させているので、モールド樹脂１６の流動性が損なわれることはない。
【００２７】
また、モールド樹脂１６が硬化収縮する際、モールド樹脂１６の流動路１５に充填されたモールド樹脂１６にひけが生じることにより、全体に生じる硬化歪を低減させることができることができ、これによって、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂと、半導体チップＣ１、Ｃ２との間で、剥離などの発生を防止することができる（図５参照）。
【００２８】
（第３実施形態）
本発明は、図３に示す第３実施形態のような半導体パッケージ３０として実施することもできる。
かかる第３実施形態では、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂの、隣接する半導体チップＣ１、Ｃ２間に対応する部位に設けられた通孔１７は、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂの一外縁部１１ｅを切り欠くように形成されている。
【００２９】
このような第３実施形態にかかる半導体パッケージ３０によれば、通孔１７の外部と繋がる一外縁部１１ｅ側から、半導体チップＣ１、Ｃ２間に対応する部位の通孔１７と連通する空間１５に対し、効率的にモールド樹脂１６を充填することができる。
【００３０】
（第４実施形態）
本発明は、さらに図４に示す第４実施形態のような半導体パッケージ４０として実施することもできる。
かかる第４実施形態では、第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂの、隣接する半導体チップＣ１、Ｃ２間に対応する部位を分割して分割部１１ｄとし、これら分割部１１ｄと第１、第２リードフレーム１１ａ、１１ｂ間における２つの半導体チップＣ１、Ｃ２間の流動路１５とを連通させている。
【００３１】
第４実施形態によれば、半導体チップＣ１、Ｃ２間の分割部１１ｄから、分割部１１ｄと連通する流動路１５に対し、効率的にモールド樹脂１６を充填することができる。
【００３２】
以上、本発明によれば、半導体パッケージを、構造面からモールド樹脂の流動性の向上を図ったことで、モールド樹脂の流動性が損なわれることはなく、速やかに封止を行うことができる。
しかも、モールド樹脂が硬化収縮する際、モールド樹脂の流動路として構成された空間に充填されたモールド樹脂にひけが生じることにより、全体に生じる硬化歪を低減させることができることができ、これによって、第１、第２リードフレームと、半導体チップとの間で、剥離などの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１ａ】本発明の第１実施形態にかかる半導体パッケージの概略断面図である。
【図１ｂ】図１ａに示す半導体パッケージの概略平面図である。
【図２ａ】本発明の第２実施形態にかかる半導体パッケージの概略断面図である。
【図２ｂ】図２ａに示す半導体パッケージの概略平面図である。
【図３】本発明の第３実施形態にかかる半導体パッケージの概略平面図である。
【図４】本発明の第４実施形態にかかる半導体パッケージの概略断面図である。
【図５】本発明の第２〜第４実施形態に係る半導体パッケージにおいて、モールド樹脂の硬化収縮によって生じる、モールド樹脂のひけの作用を説明する断面的説明図である。
【図６】従来の半導体パッケージの一例を示す、概略断面図である。
【図７】図６に示す半導体パッケージの、概略平面図である。
【図８】従来の半導体パッケージの別例を示す、概略断面図である。
【図９】モールド樹脂の流動性が阻害されるのを説明するための、模式的な断面説明図である。
【図１０】モールド樹脂の硬化収縮によって生じる、ひけの発生、真空状態によるボイドの発生からもたらされる不都合を説明するための、半導体パッケージの断面的説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０、２０、３０、４０    半導体パッケージ
１１ａ    第１リードフレーム
１１ｂ    第２リードフレーム
１１ｄ    分割部
１１ｅ    外縁部
１２、１３    はんだ
１４ａ、１４ｂ    薄肉部
１５    流動路
１６    モールド樹脂
１７    通孔
Ｃ１、Ｃ２    半導体チップ
【図１ａ】
2010109000.tif 000003
【図１ｂ】
2010109000.tif 000004
【図２ａ】
2010109000.tif 000005
【図２ｂ】
2010109000.tif 000006
【図３】
2010109000.tif 000007
【図４】
2010109000.tif 000008
【図５】
2010109000.tif 000009
【図６】
2010109000.tif 000010
【図７】
2010109000.tif 000011
【図８】
2010109000.tif 000012
【図９】
2010109000.tif 000013
【図１０】
2010109000.tif 000014